編輯摘要

    目錄

    1 簡介

    2 概念提出

    3 發展歷程

    4 研發目標

    5 學術研究

    1 簡介

    2 概念提出

    3 發展歷程

    4 研發目標

    4.1 必須更加可靠

    4.2 必須更加安全

    4.3 必須更加環境友好

    5 學術研究

    5.1 基礎結構子系統

    5.2 管理子系統

    5.3 保護子系統

    6 技術支持

    6.1 通信技術

    6.2 量測技術

    6.3 設備技術

    6.4 控制技術

    6.5 支持技術

    7 影響因素

    8 主要特征

    8.1 智能電網是自愈電網

    8.2 智能電網激勵和包括用戶

    8.3 智能電網將抵御攻擊

    8.4 提供滿足21世紀用戶需求的電能質量

    8.5 將減輕來自輸電和配電系統中的電能質量事件

    8.6 容許各種不同類型發電和儲能系統的接入

    8.7 將使電力市場蓬勃發展

    8.8 優化其資產應用，使運行更加高效

    智能電網 - 簡介

智能電網結構示意圖

    智能電網(英語：smart grid、smart electric grid、或intelligent grid)，以雙向數字科技創建的輸電網絡，用來傳送電力。它可以偵測電力供應者的電力供應狀況，與一般家庭用戶的電力使用狀況，來調整家電用品的耗電量，以此達到節約能源，降低損耗，增強電網可靠性的目的。智能電網雛型是20世紀產生的，由一些中心發電機向大量用戶傳輸電能的電網的簡單升級。在傳統電網的基礎上，電能的傳輸拓撲網絡更加優化以滿足更大范圍的各種用電狀況，如在用電量低的時段給電池充電，然后在高峰時反過來給電網提供電能。

    智能電網包含了一個智能型電表基礎建設(advanced metering infrastructure，ami)，用于記錄系統所有電能的流動。通過智能電表(smart meter)，它會隨時監測電力使用的狀況。智能電網包括超導傳輸線以減少電能的傳輸損耗，還具有集成新能源，如風能，太陽能等的能力。當電能便宜時，消費者可以開啟某些家用電器，如洗碗機，工廠可以啟動在任何時間段都可以進行的生產過程。在電能需求的高峰期，它可以關閉一些非必要的用電器來降低需求。其他的智能電網發展方向包括電網之故障偵測、判斷、自動試送電等。智能電網之 基礎建設在于電網上的設備由人工在地監測，進化到遙測、遙控，再進化到自動判斷調整控制。

    現代化的電能網絡被許多政府認為是一種能夠有效減少能源依賴，減緩全球溫室效應的措施。智能計量作為智能電網的一部分，但它本身本不能稱為一個智能電網。在美國奧巴馬總統宣布振興經濟方案之中納入智能電網計劃后，已經引起世界各國的重視。

    智能電網 - 概念提出

    智能電網概念的發展有3個里程碑：

    第一個就是2006年，美國ibm公司提出的“智能電網”解決方案。ibm的智能電網主要是解決電網安全運行、提高可靠性，其在中國發布了《建設智能電網創新運營管理-中國電力發展的新思路》白皮書，解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產和設備提高數字化程度;二是數據的整合體系和數據的收集體系;三是進行分析的能力，即依據已經掌握的數據進行相關分析，以優化運行和管理。該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產、輸送、零售的各個環節的優化管理，為相關企業提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是ibm一個市場推廣策略。

    第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了以公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代，建立美國橫跨四個時區的統一電網;發展智能電網產業， 大限度發揮美國國家電網的價值和效率，將逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統一入網管理;全面推進分布式能源管理，創造世界上 高的能源使用效率。美國政府的智能電網有三個目的，一個是由于美國電網設備比較落后，急需進行更新改造，提高電網運營的可靠性;二是通過智能電網建設將美國拉出金融危機的泥潭;三是提高能源利用效率。

    第三個是中國能源專家武建東提出的“互動電網”。“互動電網”是指在創建開放的系統和建立共享的信息模式的基礎上，以智能電網技術為基礎，通過電子終端將用戶之間、用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，實現數據讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現電力、電訊、電視、遠程家電控制和電池集成充電等的多用途開發。它可以整合系統中的數據，優化電網的管理，將電網提升為互動運轉的全新模式，形成電網全新的服務功能，提高整個電網的可靠性、可用性和綜合效率。互動電網具備可靠、自愈、經濟、兼容、集成和安全等特點，主要解決三個問題，一是以信息技術改造和提升現有的能源體系，特別提高集能源大成的傳統電網體系的能源效率;二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的創新能源利用體系;三是要建造消費者和生產者互動的精巧、智慧和專家服務化的能源運轉體系。[1]

    智能電網 - 發展歷程

    智能電網

    2005年，坎貝爾發明了一種技術，利用的是(swarm群體行為)原理，讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。比如，一臺空調運轉15分鐘，以把室內溫度維持在24℃;而另外兩臺空調可能會在保證室內溫度的前提下，停運15分鐘。這樣，在不犧牲每個個體的前提下，整個大樓的節能目標便可以實現。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。

    2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》(a european strategy forsustainable，competitive and secureenergy)強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。這時候的智能電網應該是指輸配電過程中的自動化技術。

    2006年中期，一家名叫“網點“(gridpoint)的公司 近開始出售一種可用于監測家用電路耗電量的電子產品，可以通過互聯網通信技術調整家用電器的用電量。這個電子產品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網中的一個基礎設施。

    2006年，美國ibm公司曾與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統的“中樞神經系統”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這個可以看作智能電網 完整的一個解決方案，標志著智能電網概念的正式誕生。

    2007年10月，華東電網正式啟動了智能電網可行性研究項目，并規劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰略，即：在2010年初步建成電網高級調度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網領域。

    2008年美國科羅拉多州的波爾得(boulder)已經成為了全美第一個智能電網城市，每戶家庭都介紹了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等介紹在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優先使用風電和太陽能等清潔能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現，可以重新配備電力。

    2008年9月 google與通用電氣聯合發表聲明對外宣布，他們正在共同開發清潔能源業務，核心是為美國打造國家智能電網。

    2009年1月25日美國白宮 新發布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網的整體革命。2月2日獨能源問題專家武建東在《全面推互動電網革命拉動經濟創新轉型》的文章中，明確提出中國電網亟須實施“互動電網”革命性改造。

    2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和ibm達成的協議，雙方同意建立一個“智能公用系統”，實現該國電網和供水系統數字化。ibm及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監控用電，并制定不同的電價來獎勵節約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元(合7000萬歐元)，其中包括在電網中建立一個傳感器網絡。這種傳感器網絡和輸電線、各發電站以及其他的基礎設施一起提供相關數據，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。ibm將會提供搜集分析數據的軟件，幫助電廠發現機會，降低成本以及該國碳密集型發電廠的排放量。

    2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙powermeter﹚的用電監測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。

    2009年2月28日，作為華北公司智能化電網建設的一部分——華北電網穩態、動態、暫態三位一體安全防御及全過程發電控制系統在京通過專家組的驗收。這套系統首次將以往分散的能量管理系統、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成，調度人員無需在不同系統和平臺間頻繁切換，便可實現對電網綜合運行情況的全景監視并獲取輔助決策支持。此外，該系統通過搭建并網電廠管理考核和輔助服務市場品質分析平臺，能有效提升調度部門對并網電廠管理的標準化和流程化水平。

    2009年3月3日，美國谷歌向美國議會進言，要求在建設“智能電網(smart grid)”時采用非壟斷性標準。

    智能電網 - 研發目標

    智能電網智能目標

    智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全。

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